RU2561610C1

RU2561610C1 - Magnetic rheological shock-absorber

Info

Publication number: RU2561610C1
Application number: RU2014116272/11A
Authority: RU
Inventors: Борис Александрович Гордеев; Владимир Иванович Ерофеев; Сергей Николаевич Охулков; Сергей Фёдорович Тумаков
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2015-08-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: shock-absorber contains casing with the hydraulic cavity filled with the magnetic rheological liquid. The channel connects two parts of the cavity. Stock contains wires and magnet. The magnet contains two concentric solenoids. The control device changes current in the magnet winding depending on speed of the piston movement. The solenoid sensor supplied to the control device the electric signal proportional to speed of the piston movement. The speed sensor is made in form of the solenoid winding secured on the stock and moving in the magnetic field of the neodymium magnet.

EFFECT: improved damping characteristics.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим амортизаторам, применяемым для демпфирования вибраций, создаваемых работающими силовыми агрегатами транспортных средств и стационарных энергетических установок.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to hydraulic shock absorbers used for damping vibrations generated by working power units of vehicles and stationary power plants.

Известен гидравлический амортизатор, содержащий заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем разделительной перегородкой, выполненной с внутренней полостью и дроссельными каналами, сообщающими полость с указанными камерами, из которых рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная - мембраной (патент США №4650168, МПК F16F 9/08, 17.03.87).A hydraulic shock absorber is known comprising a working and compensation chambers filled with a damping fluid, bounded by a common housing with a dividing wall fixed therein, made with an internal cavity and throttle channels communicating the cavity with these chambers, of which the working chamber is limited by a support plate and an elastic shell, and the compensation - membrane (US patent No. 4650168, IPC F16F 9/08, 03.17.87).

Внутри данного амортизатора опорная плата соединена с выступающим цилиндром чашеобразной формы с обрезиненным торцом и краями, упирающимися в стопорное кольцо, ограничивающее рабочий ход опорной платы.Inside this shock absorber, the base plate is connected to a protruding cup-shaped cylinder with a rubberized end and edges abutting in the snap ring, which limits the working stroke of the base plate.

Работает гидравлический амортизатор следующим образом. При действии на опорную плату внешнего вибросигнала обрезиненные торцы чашеобразного выступа отходят от стопорного кольца и открывают дополнительные каналы для дросселирования рабочей жидкости. Одновременно, за счет повысившегося внутреннего давления в рабочей камере и благодаря дроссельным каналам, соединяющим компенсационную и рабочую камеры через внутреннюю полость в перегородке, повышается давление в компенсационной камере. Поскольку это давление превышает атмосферное, то деформируется эластичная мембрана, ограничивающая снизу компенсационную камеру. За счет возникающей при этом разности давлений в рабочей и компенсационной камерах начинается процесс дросселирования рабочей жидкости по внутреннему кольцеобразному каналу. Возникающее при этом внутреннее трение поглощает часть энергии колебаний силового агрегата. При смене полярности внешнего вибросигнала, т.е. во втором полупериоде действия вибронагрузки, движение жидкости в каналах происходит в обратном направлении. Для обеспечения смены направления циркуляции рабочей жидкости необходимо прежде всего остановить поток рабочей жидкости, а затем с возрастающим ускорением заставить двигаться в обратном направлении. Этот процесс способствует возрастанию времени переходных процессов в гидравлической виброопоре и расширяет, таким образом, петлю гистерезиса линий нагрузки и разгрузки виброопоры, что свидетельствует о возрастании диссипации энергии колебаний. При возрастании нагрузки она увеличивается, а при понижении уменьшается. Возрастание жесткости в значительной мере обуславливается наличием в конструкции виброопоры стопорного кольца, в которое упирается обрезиненный торец чашеобразного цилиндра при увеличении динамических нагрузок. Это означает следующее: во-первых, эффективность демпфирования различная в каждом полупериоде входного вибросигнала. Во-вторых, повышается доля нелинейных искажений выходного вибросигнала, поскольку гармонический сигнал превращается в искаженный меандр. Выходной сигнал виброопоры насыщается дополнительными гармоническими составляющими, которых не было во входном вибросигнале. Происходит "перекачка" энергии низкочастотного гармонического входного вибросигнала в энергию высокочастотных, кратных основной, гармоник. Это приводит к тому, что высокочастотные составляющие, распространяясь по жестким элементам конструкции транспортного средства, трансформируются в изгибные волны и служат источниками внутреннего шума. Третий недостаток заключается в том, что при низких температурах рабочая жидкость имеет неньютоновские свойства. Поэтому для обеспечения качественного демпфирования при низких температурах необходимо затратить добавочное время для придания ей ньютоновских свойств во всех режимах и организовать ее интенсивное движение по кольцеобразному каналу. Учитывая сложность конфигурации трактов движения рабочей жидкости по дроссельным каналам в кольцеобразную полость и вновь в дроссельные каналы, требуется затратить дополнительные усилия, необходимые для преодоления ее сдвиговой вязкости. Наконец, в данной конструкции гидравлического амортизатора имеются области, в которых остаются невозмущенные слои рабочей жидкости, не участвующие в поглощении энергии внешнего вибросигнала. Например, внутренние области в чашеобразном цилиндре и области, примыкающие к нижней поверхности опорной платы. Это явление ограничивает функциональные возможности гидравлического амортизатора и снижает эффект виброгашения на низких частотах входного вибросигнала. Кроме указанных недостатков данный амортизатор обладает невысокой надежностью и ресурсом, так как при повышенных амплитудах входного вибросигнала возникают удары обрезиненного торца чашеобразного цилиндра о стопорное кольцо, что приводит к быстрому разрушению резинового слоя и в дальнейшем к разрушению самого кольца и амортизатора.The hydraulic shock absorber operates as follows. When the external vibration signal acts on the support board, the rubberized ends of the cup-shaped protrusion move away from the retaining ring and open additional channels for throttling the working fluid. At the same time, due to the increased internal pressure in the working chamber and due to the throttle channels connecting the compensation and working chambers through the internal cavity in the partition, the pressure in the compensation chamber increases. Since this pressure exceeds atmospheric pressure, the elastic membrane is deformed, restricting the compensation chamber from below. Due to the resulting pressure difference in the working and compensation chambers, the process of throttling the working fluid along the inner annular channel begins. The resulting internal friction absorbs part of the vibration energy of the power unit. When changing the polarity of the external vibration signal, i.e. in the second half-cycle of the vibroload, the movement of fluid in the channels occurs in the opposite direction. To ensure a change in the direction of circulation of the working fluid, it is necessary first of all to stop the flow of the working fluid, and then, with increasing acceleration, make it move in the opposite direction. This process contributes to an increase in the time of transients in a hydraulic vibration mount and, thus, expands the hysteresis loop of the load lines and the unloading of the vibration mount, which indicates an increase in the dissipation of vibration energy. As the load increases, it increases, and when it decreases, it decreases. The increase in stiffness is largely due to the presence in the design of the vibration support of the retaining ring, which rests against the rubberized end of the bowl-shaped cylinder with an increase in dynamic loads. This means the following: firstly, the damping efficiency is different in each half-cycle of the input vibration signal. Secondly, the proportion of nonlinear distortions of the output vibration signal increases, since the harmonic signal turns into a distorted meander. The output signal of the vibration mounts is saturated with additional harmonic components that were not in the input vibration signal. There is a "pumping" of the energy of the low-frequency harmonic input vibration signal into the energy of high-frequency, multiples of the main, harmonics. This leads to the fact that the high-frequency components, propagating through the rigid structural elements of the vehicle, are transformed into bending waves and serve as sources of internal noise. The third disadvantage is that at low temperatures, the working fluid has non-Newtonian properties. Therefore, to ensure high-quality damping at low temperatures, it is necessary to spend additional time to give it Newtonian properties in all modes and organize its intense movement along the annular channel. Given the complexity of the configuration of the paths of movement of the working fluid through the throttle channels into the annular cavity and again into the throttle channels, additional efforts are required to overcome its shear viscosity. Finally, in this design of the hydraulic shock absorber, there are areas in which there remain undisturbed layers of the working fluid that are not involved in the absorption of the energy of the external vibration signal. For example, the internal areas in the bowl-shaped cylinder and the areas adjacent to the lower surface of the base plate. This phenomenon limits the functionality of the hydraulic shock absorber and reduces the effect of vibration damping at low frequencies of the input vibration signal. In addition to these drawbacks, this shock absorber has low reliability and resource, since at increased amplitudes of the input vibration signal, the rubberized end of the bowl-shaped cylinder hits the retaining ring, which leads to the rapid destruction of the rubber layer and further to the destruction of the ring itself and the shock absorber.

Известен также гидравлический амортизатор, содержащий заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем разделительной перегородкой, снабженной средствами сообщения камер, из которых рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная - мембраной (патент Германии №3526607 А1, МПК F16F 13/00, 29.01.87). Средства сообщений между камерами выполнены в виде полостей и дроссельных каналов, размещенных в разделительной перегородке.Also known is a hydraulic shock absorber containing a working and compensation chambers filled with a damping fluid, limited by a common housing with a dividing wall fixed in it, equipped with camera communication means, of which the working chamber is limited by a support plate and an elastic shell, and the compensation chamber by a membrane (German patent No. 3526607 A1 IPC F16F 13/00, 01.29.87). Means of communication between the cameras are made in the form of cavities and throttle channels located in the dividing wall.

Данный амортизатор, обладая достаточно высокими надежностью и ресурсом, не лишена недостатков. В первом полупериоде входного гармонического вибросигнала при направлении нагрузки вертикально вниз рабочая жидкость из верхней камеры вытесняется в нижнюю компенсационную камеру. В процессе дросселирования по каналам разделительной перегородки из верхней рабочей камеры в нижнюю компенсационную жидкость движется по закручивающейся к центру разделительной перегородки спирали, выход которой расположен рядом с центром разделительной перегородки. Движение жидкости по каналу происходит с возрастающим сопротивлением за счет центробежных сил инерции. Это явление приводит к двум следствиям: во-первых, повышающееся сопротивление току жидкости в первом полупериоде снижает линейность характеристики; во-вторых, рабочая жидкость выбрасывается в компенсационную камеру, имея повышенную температуру, которая тем выше, чем больше сопротивление потоку. Высокая температура рабочей жидкости негативно влияет на гибкую резиновую мембрану, повышая, с течением времени, ее твердость. Нагретые слои рабочей жидкости, вследствие большой ее теплоемкости, продолжительное время сохраняют повышенную температуру и, в результате малой циркуляции и незначительного теплоотвода, ускоряют процесс старения резиновой мембраны.This shock absorber, having a sufficiently high reliability and resource, is not without drawbacks. In the first half-cycle of the input harmonic vibration signal, when the load is directed vertically downward, the working fluid is displaced from the upper chamber into the lower compensation chamber. In the process of throttling along the channels of the dividing wall from the upper working chamber to the lower compensation fluid, it moves along a spiral twisting towards the center of the dividing wall, the outlet of which is located near the center of the dividing wall. The movement of fluid along the channel occurs with increasing resistance due to centrifugal inertia. This phenomenon leads to two consequences: firstly, the increasing resistance to fluid flow in the first half-cycle reduces the linearity of the characteristic; secondly, the working fluid is ejected into the compensation chamber, having an elevated temperature, which is higher, the greater the resistance to flow. The high temperature of the working fluid negatively affects the flexible rubber membrane, increasing its hardness over time. The heated layers of the working fluid, due to its high heat capacity, maintain a high temperature for a long time and, as a result of low circulation and insignificant heat removal, accelerate the aging of the rubber membrane.

Во втором полупериоде, когда направление внешней нагрузки меняет полярность, начинается обратный процесс дросселирования рабочей жидкости из нижней компенсационной камеры в верхнюю рабочую. При этом всасывание рабочей жидкости происходит в центре разделительной перегородки, и затем она, не взаимодействуя с периферийными областями рабочей жидкости, поступает через окно в заборную полость и далее в рабочую камеру. Поскольку из-за слабой турбулизации в полости компенсационной камеры отсутствует конвективный теплообмен между слоями рабочей жидкости, отвод тепловой энергии разделительной перегородкой малоэффективен. Это приводит к тому, что жидкость, поступающая в рабочую камеру, имеет повышенную температуру. Вследствие этого снижается ее вязкость и динамическая жесткость амортизатора в целом. Поэтому происходит неравномерное гашение вибрации в первом и втором полупериодах входного гармонического вибросигнала. А это означает то, что спектр выходного задемпфированного сигнала обогащается дополнительными высокочастотными гармоническими составляющими, которые не способствуют снижению уровня шума. В конструкторском исполнении данной виброопоры имеется еще один важный недостаток, заключающийся в том, что и в рабочей, и в компенсационной камерах имеются области невозмущенного состояния рабочей жидкости в обоих полупериодах входного гармонического вибросигнала, объем которых по отношению к суммарному объему рабочей и компенсационной камер достигает 50%. Это значительно снижает функциональные возможности виброопоры.In the second half-cycle, when the direction of the external load changes polarity, the reverse process of throttling the working fluid from the lower compensation chamber to the upper working one begins. In this case, the suction of the working fluid occurs in the center of the dividing wall, and then it, without interacting with the peripheral areas of the working fluid, enters through the window into the intake cavity and then into the working chamber. Since there is no convective heat transfer between the layers of the working fluid due to weak turbulization in the cavity of the compensation chamber, the removal of thermal energy by the dividing wall is ineffective. This leads to the fact that the liquid entering the working chamber has an elevated temperature. As a result, its viscosity and the dynamic stiffness of the shock absorber as a whole are reduced. Therefore, there is uneven damping of vibration in the first and second half-periods of the input harmonic vibration signal. And this means that the spectrum of the output damped signal is enriched with additional high-frequency harmonic components that do not contribute to noise reduction. In the design of this vibration mount there is another important drawback, namely, that both the working and compensation chambers have regions of the undisturbed state of the working fluid in both half-periods of the input harmonic vibration signal, the volume of which in relation to the total volume of the working and compensation chambers reaches 50 % This significantly reduces the functionality of the vibration mount.

Известен также магнитореологический управляемый демпфер-гидравлическая виброопора, используемая для гашения вибрации в широкополосном диапазоне с активными способами управления. Гордеев Б.А., Синев А.В., Куплинова Г.С. Патент №2407029 на изобретение Гидравлическая виброопора. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 декабря 2010 года.Also known magnetorheological controlled damper-hydraulic vibration mount, used to dampen vibration in the broadband range with active control methods. Gordeev B.A., Sinev A.V., Kuplinova G.S. Patent No. 2407029 for the invention of a hydraulic vibration mount. Registered in the State Register of Inventions of the Russian Federation on December 27, 2010.

Магнитореологический демпфер, содержащий заполненные демпфирующей жидкостью рабочую и компенсационную камеры, ограниченные общим корпусом с закрепленной в нем металлической разделительной перегородкой, выполненной как с периферийной кольцевой полостью и тангенциально примыкающими к ней и камерам дроссельными каналами, так и с промежуточной камерой с дополнительными дроссельными каналами в ее средней части, сообщающими указанные камеры, из которых рабочая камера ограничена опорной платой и эластичной обечайкой, а компенсационная мембраной, имеющая выполненную внутри металлической разделительной перегородки перемычку с капиллярами, соединяющими рабочую и компенсационную камеры, и периферийную кольцевую полость соединенную каналами с промежуточной камерой снабжена двумя соленоидами, расположенными на противоположных сторонах металлической перегородки, которые через усилитель мощности последовательно соединены с фазовращателем, согласующим усилителем и акселерометром, а выход согласующего усилителя соединен с осциллографом и блоком управления, который в свою очередь соединен с фазовращателем.A magnetorheological damper containing a working and compensation chambers filled with a damping fluid, bounded by a common housing with a metal dividing wall fixed in it, made with a peripheral annular cavity and throttling channels tangentially adjacent to it and the chambers, and with an intermediate chamber with additional throttle channels in it the middle part, communicating these chambers, of which the working chamber is limited by the base plate and elastic shell, and the compensation m a membrane with a jumper made inside the metal partition with capillaries connecting the working and compensation chambers, and a peripheral annular cavity connected by channels to the intermediate chamber is equipped with two solenoids located on opposite sides of the metal partition, which are connected in series through the power amplifier with a phase shifter, matching amplifier and accelerometer, and the output of the matching amplifier is connected to the oscilloscope and the control unit, which in Oy turn connected to a phase shifter.

Соленоид выполнен в виде отдельных электромагнитов, расположенных на противоположных сторонах разделительной перегородки с противоположными полюсами.The solenoid is made in the form of separate electromagnets located on opposite sides of the dividing wall with opposite poles.

Электромагниты встроены в корпус гидроопоры.Electromagnets are built into the housing of the hydraulic support.

Корпус гидроопоры и промежуточная перегородка выполнены из диамагнитного материала.Hydro support housing and intermediate partition are made of diamagnetic material.

Соленоид размещен в промежуточной полости.The solenoid is located in the intermediate cavity.

Это устройство имеет некоторые недостатки, заключающиеся в том, что система управления, используемая в нем предназначена, в основном, для демпфирования низкочастотных колебаний. Демпфирование ударных импульсов затруднено, так как время переходных процессов в системе управления сравнимо с длительностью временных интервалов, ограничивающих ударные импульсы.This device has some disadvantages, namely that the control system used in it is intended mainly for damping low-frequency oscillations. Damping of shock pulses is difficult, since the time of transients in the control system is comparable with the duration of time intervals limiting shock pulses.

Наиболее близким прототипом является магнитореологический амортизатор, патент №2232316, F16F 9/00, опубл. 10.07.2004. Магнитореологический амортизатор содержит корпус с гидравлической полостью, заполненной магнитореологической жидкостью и разделенной поршнем на две части, канал, соединяющий обе части этой полости, шток с размещенными в нем проводами, магнит, состоящий из обмотки и сердечника и создающий в проходящем через сердечник указанном канале магнитное поле с силовыми линиями, направленными по оси канала, он также снабжен управляющим устройством, изменяющим ток в обмотке магнита в зависимости от скорости перемещения поршня и подающим в управляющее устройство электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня, датчиком давления двустороннего действия, размещенным в поршне и состоящим из двух пьезоэлектрических пластин и металлического диска, расположенного между ними.The closest prototype is оре F16F 9/00, publ. 07/10/2004. The magnetorheological shock absorber comprises a housing with a hydraulic cavity filled with magnetorheological liquid and divided by a piston into two parts, a channel connecting both parts of this cavity, a rod with wires placed in it, a magnet consisting of a winding and a core and creating a magnetic field in the passage through the core of the specified channel with power lines directed along the axis of the channel, it is also equipped with a control device that changes the current in the magnet winding depending on the speed of the piston and feeds into the control The present device is an electric signal proportional to the speed of movement of the piston, double-acting pressure sensor arranged in the piston and comprising two piezoelectric plates, and a metal disk arranged therebetween.

Амортизатор работает следующим образом. При сжатии поршень начинает перемещаться вниз и давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости становится больше, чем в ее верхней части. Датчик давления вырабатывает электрический сигнал, при котором положительный потенциал образуется на нижней пьезоэлектрической пластине датчика. Величина сигнала пропорциональна давлению рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости и, следовательно, скорости перемещения поршня. Электрический сигнал подается в управляющее устройство. Положительный потенциал нижней пластины служит командой управляющему устройству по изменению тока в обмотке магнита в соответствии с программой ветви сжатия на оптимальной характеристике сопротивления. Управляющее устройство устанавливает заложенную в программке величину тока, посредством чего создается строго определенная сила сопротивления сжатия.The shock absorber works as follows. During compression, the piston begins to move down and the pressure of the working fluid in the lower part of the hydraulic cavity becomes greater than in its upper part. The pressure sensor generates an electrical signal in which a positive potential is formed on the lower piezoelectric plate of the sensor. The magnitude of the signal is proportional to the pressure of the working fluid in the lower part of the hydraulic cavity and, therefore, the speed of the piston. An electrical signal is supplied to the control device. The positive potential of the lower plate serves as a command to the control device for changing the current in the magnet winding in accordance with the compression branch program on the optimal resistance characteristic. The control device sets the current value embedded in the program, whereby a strictly defined compression resistance force is created.

При отбое поршень начинает перемещаться вверх и давление рабочей жидкости в верхней части гидравлической полости становится больше, чем в ее нижней части. Датчик давления вырабатывает электрический сигнал, при котором положительный потенциал образуется на верхней пьезоэлектрической пластине датчика. Величина сигнала пропорциональна давлению рабочей жидкости в верхней части гидравлической полости и, следовательно, скорости перемещения поршня. Электрический сигнал подается в управляющее устройство. Положительный потенциал верхней пластины служит командой управляющему устройству по изменению тока в обмотке магнита в соответствии с программой ветви отбоя на оптимальной характеристике сопротивления. Управляющее устройство устанавливает заложенную в программке величину тока, посредством чего создается строго определенная сила сопротивления отбоя.When the rebound, the piston begins to move up and the pressure of the working fluid in the upper part of the hydraulic cavity becomes greater than in its lower part. The pressure sensor generates an electrical signal in which a positive potential is formed on the upper piezoelectric plate of the sensor. The magnitude of the signal is proportional to the pressure of the working fluid in the upper part of the hydraulic cavity and, therefore, the speed of the piston. An electrical signal is supplied to the control device. The positive potential of the upper plate serves as a command to the control device for changing the current in the magnet winding in accordance with the rebound branch program on the optimal resistance characteristic. The control device sets the current value embedded in the program, whereby a strictly defined rebound resistance force is created.

Недостаток данного устройства в том, что датчик давления расположен внутри узкого канала и при ударных нагрузках в канале могут возникать турбулентные движения магнитной жидкости, а также кавитационные явления. Эти эффекты искажают информационный сигнал вырабатываемый датчиком, который уже не будет пропорциональный давлению. Кроме этого датчик давления основан на пьезоэффекте, который зависит от температуры окружающей среды. Температура рабочей, магнитной жидкости может достигать точки Кюри и тогда пьезоэффект не будет проявляться.The disadvantage of this device is that the pressure sensor is located inside a narrow channel and under shock loads in the channel turbulent movements of the magnetic fluid can occur, as well as cavitation phenomena. These effects distort the information signal generated by the sensor, which will no longer be proportional to pressure. In addition, the pressure sensor is based on the piezoelectric effect, which depends on the ambient temperature. The temperature of the working, magnetic fluid can reach the Curie point and then the piezoelectric effect will not manifest itself.

Предлагаемый магнитореологический амортизатор снабжен управляющим устройством, изменяющим ток в обмотке магнита в зависимости от скорости перемещения поршня и подающим в управляющее устройство электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещения поршня, электромагнитным датчиком, расположенным на штоке.The proposed magnetorheological shock absorber is equipped with a control device that changes the current in the magnet winding depending on the speed of movement of the piston and delivers an electrical signal proportional to the speed of movement of the piston to the control device with an electromagnetic sensor located on the rod.

На чертеже (фиг. 1) показан общий вид магнитреологического амортизатора.The drawing (Fig. 1) shows a General view of the magnetorheological shock absorber.

На чертеже (фиг. 2) приведена структурная схема блока управления.The drawing (Fig. 2) shows the structural diagram of the control unit.

Магнитореологический амортизатор состоит из корпуса 1, штока 2 с размещенными в нем проводами 3, направляющей втулки 4, подвижно установленного поршня 5, гидравлической полости 6, заполненной магнитореологической жидкостью и разделенной поршнем 5 на две части, газовой полости 7, разделителя 8 и каналов 9, соединяющих обе части гидравлической полости 6. Каналы 9 проходят через сердечник 10 магнита, выполненного в виде концентрических соленоидов 13. Силовые линии магнитного поля, возбуждаемого соленоидами, внутри каналов 9 ортогональны их осям. На штоке 2 закреплен электромагнитный датчик 11, выполненный в виде соленоида. В одной плоскости с ним жестко на внутренней поверхности корпуса или на внутренней поверхности направляющей втулки укреплен ниодимовый магнит 12 в виде шайбы с отверстием для штока с закрепленным на нем электромагнитным датчиком 11. Управляющее устройство 14, предназначенное для управления током электромагнита.Magnetorheological shock absorber consists of a housing 1, a rod 2 with wires 3 placed therein, a guide sleeve 4, a movable piston 5, a hydraulic cavity 6 filled with magnetorheological fluid and divided by a piston 5 into two parts, a gas cavity 7, a separator 8 and channels 9, connecting both parts of the hydraulic cavity 6. Channels 9 pass through the magnet core 10, made in the form of concentric solenoids 13. The lines of force of the magnetic field excited by the solenoids inside the channels 9 are orthogonal to their axes. An electromagnetic sensor 11, made in the form of a solenoid, is fixed on the rod 2. In the same plane with it, a niode magnet 12 in the form of a washer with a hole for the rod with an electromagnetic sensor 11 mounted on it is rigidly fixed on the inner surface of the housing or on the inner surface of the guide sleeve 11. A control device 14 designed to control the electromagnet current.

Амортизатор работает следующим образом.The shock absorber works as follows.

При действии ударного импульса шток 2 с поршнем 5 начинает перемещаться вниз и, следовательно, обмотка соленоида - электромагнитного датчика 11, закрепленного на штоке, начинает пересекать силовые линии потока магнитной индукции ниодимового магнита 12, закрепленного на внутренней поверхности гидравлической полости 6. В результате этого в обмотке электромагнитного датчика 11 возбуждается электродвижущая сила (ЭДС), E=B[LV], где B[Тл] - магнитная индукция, V[м/с] - скорость движения штока с закрепленным на нем поршнем 5, L[м] - длина проводника соленоида, эти величины - векторы, E - скалярная величина, имеющая разные знаки зависящие от направления движения штока. Одновременно поднимается давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости 6. За счет разности давлений в нижней и верхней частях гидравлической полости 6 начинается движение магнитной жидкости из нижней части с более высоким давлением в верхнюю часть гидравлической полости по каналам 9. По заданной программе запитываются обмотки соленоидов 13, закрепленных на сердечнике 10 магнита, в котором внутренний соленоид является одним полюсом, а внешний соленоид другим. Выходной сигнал электромагнитного датчика 11 через усилитель управляет силой тока электромагнита 13. Электромагнитный датчик вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный скорости движения поршня. При этом положительный потенциал образуется в результате движении поршня вниз. Электрический сигнал с электромагнитного датчика подается в управляющее устройство 14. Положительный потенциал служит командой управляющему устройству 14 по изменению тока в обмотке 13 магнита в соответствии с программой ветви сжатия на оптимальной характеристике сопротивления. Управляющее устройство 14 устанавливает заложенную в программке величину тока, посредством чего создается строго определенная сила сопротивления сжатия.Under the action of the shock pulse, the rod 2 with the piston 5 begins to move down and, therefore, the winding of the solenoid - the electromagnetic sensor 11 mounted on the rod, begins to cross the lines of the magnetic flux of the niode magnet 12 mounted on the inner surface of the hydraulic cavity 6. As a result, the coil of the electromagnetic sensor 11 is excited by an electromotive force (EMF), E = B [LV], where B [T] is magnetic induction, V [m / s] is the speed of the rod with a piston 5 attached to it, L [m] is the length solenoid conductor , these quantities are vectors, E is a scalar quantity having different signs depending on the direction of movement of the rod. At the same time, the pressure of the working fluid rises in the lower part of the hydraulic cavity 6. Due to the pressure difference in the lower and upper parts of the hydraulic cavity 6, the movement of the magnetic fluid from the lower part with higher pressure to the upper part of the hydraulic cavity begins through channels 9. According to a given program, the solenoid windings are energized 13, mounted on a magnet core 10, in which the internal solenoid is one pole and the external solenoid the other. The output signal of the electromagnetic sensor 11 through the amplifier controls the current strength of the electromagnet 13. The electromagnetic sensor generates an electrical signal proportional to the speed of the piston. In this case, a positive potential is formed as a result of the piston moving down. An electrical signal from the electromagnetic sensor is supplied to the control device 14. The positive potential serves as a command to the control device 14 to change the current in the magnet winding 13 in accordance with the compression branch program on the optimal resistance characteristic. The control device 14 sets the current value embedded in the program, whereby a strictly defined compression resistance force is created.

При отбое шток 2 с поршнем 5 начинает перемещаться вверх и давление рабочей жидкости в верхней части гидравлической полости 6 становится больше, чем в ее нижней части. Датчик скорости вырабатывает электрический сигнал, при котором меняется знак потенциала на его выходе. Величина сигнала пропорциональна скорости перемещения поршня 5. Электрический сигнал подается в управляющее устройство 14. Отрицательный потенциал электромагнитного датчика служит командой управляющему устройству 14 по изменению тока в обмотке 13 магнита в соответствии с программой ветви отбоя на оптимальной характеристике сопротивления. Управляющее устройство 14 устанавливает заложенную в программке величину тока, посредством чего создается строго определенная сила сопротивления отбоя.When rebound, the rod 2 with the piston 5 begins to move up and the pressure of the working fluid in the upper part of the hydraulic cavity 6 becomes greater than in its lower part. The speed sensor generates an electrical signal at which the sign of the potential at its output changes. The magnitude of the signal is proportional to the speed of movement of the piston 5. An electrical signal is supplied to the control device 14. The negative potential of the electromagnetic sensor serves as a command to the control device 14 to change the current in the magnet winding 13 in accordance with the rebound branch program on the optimal resistance characteristic. The control device 14 sets the current value embedded in the program, whereby a strictly defined rebound resistance force is created.

Claims

A magnetorheological shock absorber comprising a housing with a hydraulic cavity filled with magnetorheological fluid and divided by a piston into two parts, a channel connecting both parts of this cavity, a rod with wires placed in it, a magnet consisting of a winding and a core and creating a magnetic channel passing through the core a field with lines of force directed along the axis of the channel, a control device that changes the current in the magnet winding depending on the speed of movement of the piston, and feeds into the control device an electric signal proportional to the piston speed, an electromagnetic sensor located on the rod, characterized in that the magnet consists of two concentric solenoids, creating in the channels located between the poles of the magnet, a field directed normal to the axis of the channels, and the speed sensor is made in the form windings of a solenoid mounted on a rod and moving in a magnetic field of a neodymium magnet mounted on the inner wall of the housing.